เครื่องวัดระดับแบบอัลตราโซนิกกับเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์แตกต่างกันอย่างไร?

ระดับเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์เป้าหมายที่สำคัญของการตรวจสอบกระบวนการทางอุตสาหกรรม ในการวัดระดับอย่างต่อเนื่องของถัง ไซโล สระน้ำ ฯลฯ ต่างๆ นั้น เป็นเรื่องยากที่จะมีเครื่องมือวัดระดับที่สามารถตอบสนองความต้องการในทุกสภาวะการทำงาน เนื่องจากสภาพแวดล้อมภาคสนามมีความหลากหลายมาก

ในบรรดาเครื่องมือวัดแบบไม่สัมผัสต่างๆ เครื่องวัดระดับเรดาร์และเครื่องวัดระดับอัลตราโซนิกใช้กันอย่างแพร่หลาย ดังนั้น ความแตกต่างระหว่างเครื่องวัดระดับเรดาร์และเครื่องวัดระดับอัลตราโซนิกคืออะไร? หลักการทำงานของเครื่องวัดทั้งสองชนิดนี้คืออะไร? และข้อดีของเครื่องวัดระดับเรดาร์และเครื่องวัดระดับอัลตราโซนิกคืออะไร?

อันดับแรก เครื่องวัดระดับอัลตราโซนิก

โดยทั่วไปเราเรียกคลื่นเสียงที่มีความถี่มากกว่า 20 กิโลเฮิร์ตซ์ว่าคลื่นอัลตราโซนิก คลื่นอัลตราโซนิกเป็นคลื่นกลชนิดหนึ่ง กล่าวคือ การสั่นสะเทือนเชิงกลในตัวกลางยืดหยุ่นในกระบวนการแพร่กระจาย มีลักษณะเด่นคือ ความถี่สูง ความยาวคลื่นสั้น ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนน้อย และมีทิศทางที่ดี สามารถแพร่กระจายไปในแนวลำแสงและมีทิศทางได้

คลื่นอัลตราโซนิกลดทอนในของเหลวและของแข็งน้อยมาก ดังนั้นความสามารถในการทะลุทะลวงจึงสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในของแข็งทึบแสงที่มีน้ำหนักเบา คลื่นอัลตราโซนิกสามารถทะลุทะลวงได้ลึกหลายสิบเมตร เมื่อเจอกับสิ่งเจือปนหรือรอยต่อจะเกิดการสะท้อนกลับอย่างมาก การวัดระดับด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจึงใช้ประโยชน์จากคุณสมบัตินี้

ในเทคโนโลยีการตรวจจับด้วยคลื่นอัลตราโซนิค ไม่ว่าจะเป็นเครื่องมืออัลตราโซนิคชนิดใดก็ตาม จำเป็นต้องแปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นการปล่อยคลื่นอัลตราโซนิค แล้วแปลงกลับเป็นสัญญาณไฟฟ้าอีกครั้ง อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่นี้เรียกว่า ตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิค หรือที่รู้จักกันในชื่อ หัววัด

ขณะใช้งาน ตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกจะถูกวางไว้เหนือวัตถุที่ต้องการวัดและปล่อยคลื่นอัลตราโซนิกลงด้านล่าง คลื่นอัลตราโซนิกจะผ่านตัวกลางอากาศ สะท้อนกลับเมื่อกระทบกับพื้นผิวของวัตถุที่ต้องการวัด และถูกรับสัญญาณโดยตัวแปลงสัญญาณและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า หลังจากตรวจจับสัญญาณนี้แล้ว ส่วนตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์จะแปลงเป็นสัญญาณระดับเพื่อแสดงผลและส่งออกไป

สอง. เครื่องวัดระดับเรดาร์

โหมดการทำงานของเครื่องวัดระดับเรดาร์นั้นเหมือนกับเครื่องวัดระดับอัลตราโซนิก โดยเครื่องวัดระดับเรดาร์ก็ใช้โหมดการทำงานแบบส่ง-สะท้อน-รับเช่นกัน ความแตกต่างคือ การวัดของเครื่องวัดระดับอัลตราโซนิกแบบเรดาร์นั้นอาศัยตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกเป็นหลัก ในขณะที่เครื่องวัดระดับเรดาร์นั้นอาศัยหัวความถี่สูงและเสาอากาศเป็นหลัก

เครื่องวัดระดับแบบอัลตราโซนิกใช้คลื่นกล ในขณะที่เครื่องวัดระดับแบบเรดาร์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงมาก (หลาย G ถึงหลายสิบ G เฮิรตซ์) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเดินทางด้วยความเร็วแสง และเวลาในการเดินทางสามารถแปลงเป็นสัญญาณระดับได้โดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

เครื่องวัดระดับเรดาร์อีกประเภทหนึ่งที่นิยมใช้กันคือ เครื่องวัดระดับเรดาร์แบบคลื่นนำทาง

เครื่องวัดระดับเรดาร์แบบคลื่นนำทางเป็นเครื่องวัดระดับเรดาร์ที่ใช้หลักการสะท้อนกลับในโดเมนเวลา (TDR) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของเครื่องวัดระดับเรดาร์จะแพร่กระจายไปตามสายเคเบิลเหล็กหรือหัววัดด้วยความเร็วแสง เมื่อคลื่นกระทบกับพื้นผิวของตัวกลางที่วัด ส่วนหนึ่งของคลื่นจะสะท้อนกลับมาเกิดเป็นเสียงสะท้อนและกลับไปยังอุปกรณ์ส่งคลื่นตามเส้นทางเดิม ระยะห่างระหว่างตัวส่งสัญญาณและพื้นผิวของตัวกลางที่วัดจะแปรผันตรงกับเวลาในการแพร่กระจายของคลื่น ซึ่งใช้ในการคำนวณความสูงของระดับของเหลว

ประการที่สาม ข้อดีและข้อเสียของเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์และแบบอัลตราโซนิก

1. ความแม่นยำของคลื่นอัลตราโซนิกไม่ดีเท่าเรดาร์

2. เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างความถี่และขนาดของเสาอากาศ เครื่องวัดระดับเรดาร์ที่มีความถี่สูงกว่าจึงมีขนาดเล็กกว่าและติดตั้งง่ายกว่า

3. เนื่องจากความถี่ของเรดาร์สูงกว่า ความยาวคลื่นจึงสั้นกว่า และมีการสะท้อนที่ดีกว่าบนพื้นผิวแข็งที่เอียง

4. จุดบอดในการวัดด้วยเรดาร์มีขนาดเล็กกว่าการวัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิค

5. เนื่องจากความถี่เรดาร์ที่สูงขึ้น มุมลำแสงเรดาร์จึงเล็ก พลังงานมีความเข้มข้น และความสามารถในการสะท้อนกลับดีขึ้น ซึ่งเอื้อต่อการหลีกเลี่ยงการรบกวน

6. เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องวัดระดับแบบอัลตราโซนิกที่ใช้คลื่นกล เรดาร์โดยพื้นฐานแล้วจะไม่ได้รับผลกระทบจากสุญญากาศ ไอน้ำในอากาศ ฝุ่น (ยกเว้นกราไฟต์ เฟอร์โรอัลลอย และฝุ่นที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงอื่นๆ) การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดัน